JP2003506090A - Unicellular or multicellular organisms for producing riboflavin - Google Patents

Unicellular or multicellular organisms for producing riboflavin

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JP2003506090A
JP2003506090A JP2001515837A JP2001515837A JP2003506090A JP 2003506090 A JP2003506090 A JP 2003506090A JP 2001515837 A JP2001515837 A JP 2001515837A JP 2001515837 A JP2001515837 A JP 2001515837A JP 2003506090 A JP2003506090 A JP 2003506090A
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エレ レヴエルタ ドヴァル ホセ
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    • C12N9/0006Oxidoreductases (1.) acting on CH-OH groups as donors (1.1)
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    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12NMICROORGANISMS OR ENZYMES; COMPOSITIONS THEREOF; PROPAGATING, PRESERVING, OR MAINTAINING MICROORGANISMS; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING; CULTURE MEDIA
    • C12N1/00Microorganisms, e.g. protozoa; Compositions thereof; Processes of propagating, maintaining or preserving microorganisms or compositions thereof; Processes of preparing or isolating a composition containing a microorganism; Culture media therefor
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C12BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12PFERMENTATION OR ENZYME-USING PROCESSES TO SYNTHESISE A DESIRED CHEMICAL COMPOUND OR COMPOSITION OR TO SEPARATE OPTICAL ISOMERS FROM A RACEMIC MIXTURE
    • C12P25/00Preparation of compounds containing alloxazine or isoalloxazine nucleus, e.g. riboflavin

Abstract

(57)【要約】 本願発明はNAD(P)H−形成に関する酵素活性が、アシビヤ・ゴシピイ種の野生型ATCC10895のNAD(P)H−形成に関する酵素活性より高い、リボフラビンを生物工学的に製造するための単細胞または多細胞生物、特に微生物に関する。   (57) [Summary] The present invention relates to a single cell or multiple cells for biotechnologically producing riboflavin, wherein the enzymatic activity for NAD (P) H-formation is higher than the enzymatic activity for NAD (P) H-formation of wild-type ATCC10895 of Acibia gossypii. It relates to cellular organisms, especially microorganisms.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】 本発明はリボフラビンを製造するための単細胞または多細胞の生物に関する。[0001]   The present invention relates to unicellular or multicellular organisms for producing riboflavin.

【0002】 リボフラビンとも称されるビタミンB2は、ヒトおよび動物にとって必須であ
る。ビタミンB2欠乏時には、口腔−および咽喉粘膜の炎症、口もとの亀裂、皮
膚皺中の掻痒刺激および炎症、特に皮膚障害、結膜炎、視力低下および角膜の濁
りが現れる。哺乳動物および子供では、成長停止および体重減少が現れることが
ありうる。従って、ビタミンB2は、特にビタミン不足時のビタミン調剤として
、かつ飼料添加剤として経済的重要性を有する。更に、これは、食品色素として
、例えばマヨネーズ、アイスクリーム、プッデイング等中に使用される。
Vitamin B2, also called riboflavin, is essential for humans and animals. During vitamin B2 deficiency, inflammation of the oral and throat mucous membranes, cracks in the mouth, itching and inflammation in skin wrinkles, especially skin disorders, conjunctivitis, loss of vision and corneal haze appear. Growth arrest and weight loss can occur in mammals and children. Therefore, vitamin B2 has economic importance especially as a vitamin preparation when vitamins are deficient and as a feed additive. In addition, it is used as a food color, for example in mayonnaise, ice cream, pudding and the like.

【0003】 リボフラビンの製造は、化学的または微生物学的に行われる。化学的製造法で
は、通常、リボフラビンは多工程法で純粋な最終製品として取得されるが、この
際には、比較的高価な出発物質、例えばD−リボースを使用しなければならない
Riboflavin is produced chemically or microbiologically. In chemical production processes, riboflavin is usually obtained as a pure end product in a multi-step process, which requires the use of relatively expensive starting materials, for example D-ribose.

【0004】 リボフラビンの化学的合成のためのもう一つの別な方法は、この物質を微生物
により製造することである。リボフラビンの微生物による製造は、この物質の高
い純度が必要でない場合に特に好適である。このことは例えば、特にリボフラビ
ンを飼料製品の添加物として使用すべき時である。この物質を1工程で得ること
ができる場合には、リボフラビンの微生物による製造が好適である。更に、微生
物による合成のための出発物質としては、再生性の原料、例えば植物油を使用す
ることができる。
Another alternative method for the chemical synthesis of riboflavin is to produce this substance by microorganisms. Microbial production of riboflavin is particularly suitable when high purity of this material is not required. This is the case, for example, especially when riboflavin should be used as an additive in feed products. If this material can be obtained in one step, microbial production of riboflavin is preferred. In addition, renewable raw materials, such as vegetable oils, can be used as starting materials for the microbial synthesis.

【0005】 真菌、例えば、アシビア・ゴシピイ(Ashbya gossypii)またはエレモテシウ
ム・アシビイ(Elemothecium ashbyi)の発酵によるリボフラビンの製造が公知
である(The Merck Index, Windholz et al ., Merck & Co., 発行、1183頁、198
3, A. Bacher, F. Lingens, Augen. Chem. 1969, p393)が、同様に酵母類、例え
ばカンジダまたはサッカロマイセスおよび細菌類、例えば、クロストリジウム、
バシラスおよびコリネバクテリウムが、リボフラビン生産のために好適である。
The production of riboflavin by fermentation of fungi such as Ashbya gossypii or Elemothecium ashbyi is known (The Merck Index, Windholz et al., Merck & Co., published, 1183). P. 198
3, A. Bacher, F. Lingens, Augen. Chem. 1969, p393) as well as yeasts such as Candida or Saccharomyces and bacteria such as Clostridium,
Bacillus and Corynebacterium are suitable for riboflavin production.

【0006】 更に、酵母カンジダ・ファマタ(Candida famata)を用いる方法が、US05
231007中に記載されている。
Further, a method using yeast Candida famata is described in US05
231007.

【0007】 リボフラビン過剰生産バクテリア株は例えばEP405370中に記載されて
おり、この際この菌株はバシラス・ズブチリス(Bacillus subtilis)からのリ
ボフラビン生合成遺伝子の形質転換により得られた。しかしながら、この原核遺
伝子は真核生物、例えばサッカロマイセス・セレビシア(Saccharomyces cerevi
siae)またはアシビア・ゴシピイを用いる組換えリボフラビン製造法のためには
好適ではなかった。従って、WO93/03183により、真核生産微生物中で
のリボフラビンの組換え製造法を確立するために、リボフラビン生合成に特異的
な遺伝子が真核生物、すなわちサッカロマイセス・セレビシアから単離された。
しかしながら、リボフラビン生合成に特異的に関与する酵素のための基質の製造
が不十分である場合、この種の組換え製造法はリボフラビン生産にとって全く成
果をもたらさないか、または非常に限られた成果をあげるに過ぎない。
A riboflavin overproducing bacterial strain is described for example in EP405370, where this strain was obtained by transformation of the riboflavin biosynthesis gene from Bacillus subtilis. However, this prokaryotic gene is present in eukaryotes such as Saccharomyces cerevisiae.
siae) or Ashivia gossypii for recombinant riboflavin production. Thus, according to WO 93/03183, a gene specific for riboflavin biosynthesis was isolated from a eukaryote, Saccharomyces cerevisiae, in order to establish a recombinant method for producing riboflavin in a eukaryotic producing microorganism.
However, when the production of substrates for enzymes specifically involved in riboflavin biosynthesis is insufficient, this type of recombinant production method has no or very limited success for riboflavin production. I only give you.

【0008】 ハンソン(Hanson AM,1967,in Microbial Technology,Peppler,HJ,pp222-250
New York)は1967年に、アミノ酸グリシンの添加が、アシビア・ゴシピイの
リボフラビン形成を上昇させることを見いだした。しかしながら、この種の方法
は、グリシンが非常に高価な原料であるという欠点を有する。この理由から、変
異体を製造することにより、リボフラビン生産の最適化を図ることが必要とされ
た。
Hanson (Hanson AM, 1967, in Microbial Technology, Peppler, HJ, pp222-250
(New York) found in 1967 that the addition of the amino acid glycine increased riboflavin formation in Ashbya gossypii. However, this type of method has the disadvantage that glycine is a very expensive raw material. For this reason, it was necessary to optimize riboflavin production by producing mutants.

【0009】 ドイツ特許公開公報19545468.5−A1には、リボフラビン生産微生
物のイソクエン酸リアーゼ活性またはイソクエン酸リアーゼ−遺伝子発現が高め
られた、リボフラビンの微生物による製法が記載されている。更に、DE198
40709A1からはリボフラビンの生物工学的製造のための単細胞または多細
胞生物、特に微生物が公知である。この微生物は、そのリボフラビン合成能が、
グリシンの外からの添加なしに少なくともアシビヤ・ゴシピイ種の野生型ATC
C10892のリボフラビン合成能と同じであるように変化したグリシン物質代
謝を示すことにより優れている。
German patent publication 19545468-A1 describes a method for the microbial production of riboflavin in which the citrate lyase activity or isocitrate lyase-gene expression of the riboflavin-producing microorganism is increased. In addition, DE198
Known from 40709A1 are unicellular or multicellular organisms, in particular microorganisms, for the biotechnological production of riboflavin. This microorganism has the ability to synthesize riboflavin
Wild-type ATC of at least Ashbya gossypii species without external addition of glycine
It is superior in that it shows altered glycine metabolism, similar to the ability of C10892 to synthesize riboflavin.

【0010】 しかしながら、この方法に比較しても、リボフラビン製造の更なる最適化に対
する要求がある。
However, even compared to this method, there is a need for further optimization of riboflavin production.

【0011】 従って、本発明の課題は、リボフラビン形成の更なる最適化を可能にする単細
胞または多細胞の生物、有利に微生物をリボフラビンの生物工学的製造のために
提供することである。特に、従来技術に対して経済的である生産を可能にする生
物を提供するべきである。特に、この生物は従来の生物に比較して上昇したリボ
フラビン形成を可能とすべきである。
The object of the present invention is therefore to provide unicellular or multicellular organisms, advantageously microorganisms, for the biotechnological production of riboflavin, which allows further optimization of riboflavin formation. In particular, it should provide organisms that enable production that is economical over the prior art. In particular, this organism should be capable of increased riboflavin formation compared to conventional organisms.

【0012】 この課題は、NAD(P)H−形成に関する酵素活性が、アシビヤ・ゴシピイ
種の野生型ATCC10895のNAD(P)H−形成に関する酵素活性より高
い単細胞または多細胞生物により解決する。
This problem is solved by a unicellular or multicellular organism in which the enzymatic activity for NAD (P) H-formation is higher than the enzymatic activity for NAD (P) H-formation of wild-type ATCC 10895 of Ashbya gossypii species.

【0013】 促進した細胞内NAD(P)H−供給の目的は、NAD(P)H−形成性酵素
の活性の上昇により、もしくはNAD(P)Hを消費する酵素の活性の低下によ
り、もしくは特異性の変化により達成することができる。このことは生物の株改
良の公知法で達成することができる。すなわち、最も簡単な場合、相当する株を
微生物学において常用のスクリーニングによる選択により製造することができる
。同様に、突然変異および引き続く選択を使用することも可能である。この際、
突然変異は化学的突然変異誘発によっても、物理的突然変異誘発によっても実施
することができる。更なる方法は選択および突然変異、および引き続く組換えで
ある。最後に、本発明による生物を遺伝子操作により製造することができる。
The purpose of accelerated intracellular NAD (P) H-supply is either by increasing the activity of the NAD (P) H-forming enzyme or by decreasing the activity of the enzyme consuming NAD (P) H, or This can be achieved by changing the specificity. This can be achieved by known methods of strain improvement of organisms. Thus, in the simplest case, the corresponding strains can be produced by selection by screening routine in microbiology. Similarly, it is possible to use mutations and subsequent selection. On this occasion,
Mutations can be performed by either chemical mutagenesis or physical mutagenesis. A further method is selection and mutation, and subsequent recombination. Finally, the organism according to the invention can be produced by genetic engineering.

【0014】 本発明により、生物を、この生物が細胞内NAD(P)Hをその代謝を維持す
るための要求より多量に生産するように変える。細胞内NAD(P)H−生成の
この上昇は、本発明によりイソクエン酸デヒドロゲナーゼの酵素活性が上昇して
いる生物を製造することにより達成することができる。このことは、例えば触媒
中心を変化させることにより、基質変換率が上昇することにより、またはその際
酵素阻害物質の作用が消失することにより、達せられる。イソクエン酸デヒドロ
ゲナーゼの酵素活性の上昇は酵素合成を高めることにより、例えば遺伝子操作に
よりまたは酵素生合成を抑制する因子を遮断することにより、惹起することがで
きる。
According to the present invention, an organism is transformed so that it produces intracellular NAD (P) H in greater amounts than required to maintain its metabolism. This increase in intracellular NAD (P) H-production can be achieved according to the invention by producing an organism in which the enzymatic activity of isocitrate dehydrogenase is increased. This can be achieved, for example, by changing the catalytic center, by increasing the substrate conversion or by the elimination of the action of the enzyme inhibitor. Increased enzymatic activity of isocitrate dehydrogenase can be triggered by enhancing enzymatic synthesis, for example by genetic manipulation or by blocking factors that suppress enzymatic biosynthesis.

【0015】 イソクエン酸デヒドロゲナーゼ活性は本発明により有利にはイソクエン酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子の突然変異により上昇させることができる。この種の突然変
異はクラシカルな方法でランダムに、例えばUV−照射によりまたは突然変異誘
発化学薬品により、または特異的に遺伝子操作法で、例えば欠失、挿入および/
またはヌクレオチド置換により誘発することができる。
Isocitrate dehydrogenase activity can be increased according to the invention, advantageously by mutation of the isocitrate dehydrogenase gene. Mutations of this kind can be performed in a classical manner randomly, for example by UV-irradiation or by mutagenesis chemicals, or specifically by genetic engineering techniques, such as deletions, insertions and / or
Alternatively, it can be induced by nucleotide substitution.

【0016】 イソクエン酸デヒドロゲナーゼ−遺伝子発現はイソクエン酸デヒドロゲナーゼ
遺伝子コピーの組込により、および/またはイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝
子発現にプラスに影響を与える調節因子を強化することにより達成することがで
きる。調節要素の強化は有利に転写の時点で行われ、その際特に転写シグナルが
上昇する。その他に、翻訳の強化も可能であり、その際例えばm−RNAの安定
性が改良される。
Isocitrate dehydrogenase-gene expression can be achieved by the integration of isocitrate dehydrogenase gene copies and / or by enhancing the regulatory factors that positively influence isocitrate dehydrogenase gene expression. The strengthening of the regulatory elements preferably takes place at the time of transcription, in particular by increasing the transcription signal. In addition, enhanced translation is possible, in which case, for example, the stability of m-RNA is improved.

【0017】 遺伝子コピー数の上昇のために、例えばイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子
を、有利にイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子に付いている(zugeordnete)
調節遺伝子配列、特に遺伝子発現を強化する調節遺伝子を含有する、遺伝子構成
体中にもしくはベクター中に構築することができる。引き続き、イソクエン酸デ
ヒドロゲナーゼ遺伝子を含有する遺伝子構造体で、リボフラビン生産性の微生物
を形質転換する。
To increase the gene copy number, for example, the isocitrate dehydrogenase gene is preferably attached to the isocitrate dehydrogenase gene (zugeordnete)
It can be constructed in a gene construct or in a vector containing regulatory gene sequences, in particular regulatory genes that enhance gene expression. Subsequently, the gene construct containing the isocitrate dehydrogenase gene is transformed into a riboflavin-producing microorganism.

【0018】 本発明により、イソクエン酸デヒドロゲナーゼの過剰発現をプロモータの交換
により達成することができる。この際、別の方法として、高い酵素活性を遺伝子
コピーを組み込むことによりまたはプロモータの交換により達成することも可能
である。しかしながら、同様にしてプロモーターの交換および遺伝子コピーの組
込を同時に行うことにより酵素活性の所望の変化を達成することも可能である。
According to the present invention, overexpression of isocitrate dehydrogenase can be achieved by replacing the promoter. Alternatively, a high enzymatic activity can be achieved here by incorporating a gene copy or by exchanging the promoter. However, it is also possible in the same way to achieve the desired change in enzyme activity by simultaneously exchanging promoters and incorporating gene copies.

【0019】 イソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を変化させることは促進したNAD(P
)H−形成に導き、同時に従来達成することができなかったほど、意想外に高い
リボフラビン形成の上昇に導く。
Altering the isocitrate dehydrogenase gene promoted NAD (P
) Leads to H-formation and at the same time an unexpectedly high rise in riboflavin formation, which was heretofore unattainable.

【0020】 イソクエン酸デヒドロゲナーゼを有利に微生物、特に有利に真菌から単離する
。その際、アシビヤ属の真菌がやはり有利である。最も有利であるのは、アシビ
ヤ・ゴシピイ種である。
Isocitrate dehydrogenase is preferably isolated from microorganisms, particularly preferably fungi. In that case, fungi of the genus Ashbya are also advantageous. Most advantageous is the Ashbya gossypii species.

【0021】 しかし、遺伝子の単離のためには、細胞がイソクエン酸デヒドロゲナーゼの形
成のための配列を有している全てのその他の生物、すなわち植物および動物細胞
、を挙げることができる。遺伝子の単離はイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子
中で欠失する突然変異体の相同および非相同相補性により、または非相同プロー
ビングまたは非相同プライマーを用いるPCRによっても行われる。サブクロー
ニングのためには相補性プラスミドのインサートを引き続き制限酵素での好適な
工程により最少の大きさにすることができる。推定の遺伝子の配列決定および同
定の後、PCRによる完全に適合するサブクローニングを行う。そのようにして
得られるフラグメントをインサートとして有するプラスミドをイソクエン酸デヒ
ドロゲナーゼ遺伝子欠失突然変異体中に組み込み、これをイソクエン酸デヒドロ
ゲナーゼ遺伝子の機能に関して試験する。最後に、機能性構造体をリボフラビン
生産体の形質転換のために使用する。
However, for the isolation of the gene, all other organisms in which the cell has the sequence for the formation of isocitrate dehydrogenase, plant and animal cells can be mentioned. Isolation of the gene is also carried out by homologous and heterologous complementarity of mutants deleted in the isocitrate dehydrogenase gene or by PCR with heterologous probing or heterologous primers. For subcloning, the insert of the complementary plasmid can be subsequently minimized by suitable steps with restriction enzymes. After sequencing and identification of the putative gene, fully compatible subcloning by PCR is performed. The plasmid with the fragment thus obtained as an insert is integrated into an isocitrate dehydrogenase gene deletion mutant, which is tested for the function of the isocitrate dehydrogenase gene. Finally, the functional construct is used for transformation of riboflavin producers.

【0022】 単離および配列決定の後、記載したアミノ酸配列またはそのアレル変異体をコ
ードするヌクレオチド配列を有するイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子が得ら
れる。アレル変異体とは特に相応する配列からヌクレオチドの欠失、挿入および
置換により得られる誘導体を包含し、この際イソクエン酸デヒドロゲナーゼ活性
はそのまま保持されている。相応する配列は図2b中に記載されており、ヌクレ
オチド1〜1262である。
After isolation and sequencing, an isocitrate dehydrogenase gene having a nucleotide sequence encoding the described amino acid sequence or allelic variants thereof is obtained. Allelic variants include in particular derivatives obtained by deleting, inserting and substituting nucleotides from the corresponding sequences, the isocitrate dehydrogenase activity being retained. The corresponding sequence is described in Figure 2b, nucleotides 1-1262.

【0023】 イソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子は特に図11によるヌクレオチド−66
1〜−1のヌクレオチド配列のプロモータ、または実質的に同じ作用のDNA−
配列を上流に有している。こうして、プロモータの機能もしくは効果が影響を受
けることなく、1つまたは複数のヌクレオチド置換により、挿入および/または
欠失により前記ヌクレオチドを有するプロモータとは異なるプロモータが例えば
この遺伝子の上流に存在していてよい。更に、このプロモータをその配列の変化
によりその効果を上昇させることもまたは有効なプロモータに完全に交換するこ
ともできる。
The isocitrate dehydrogenase gene is specifically defined by nucleotide-66 according to FIG.
1 to -1 nucleotide sequence promoter, or DNA- having substantially the same action
It has the sequence upstream. Thus, a promoter that differs from a promoter having said nucleotides by insertion and / or deletion by one or more nucleotide substitutions without affecting the function or effect of the promoter is present, for example upstream of this gene. Good. Furthermore, the promoter can either be enhanced in its effect by a change in its sequence or it can be completely replaced by a valid promoter.

【0024】 イソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子に、特にイソクエン酸デヒドロゲナーゼ
遺伝子活性を上昇させる、その他の調節遺伝子配列もしくは調節遺伝子が付いて
いてもよい。こうしてイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子に例えばいわゆる“
エンハンサー”が付いていてもいてもよく、このエンハンサーはRNA−ポリメ
ラーゼおよびDNAの間の改良された相互作用を介して上昇したイソクエン酸デ
ヒドロゲナーゼ発現に作用する。
The isocitrate dehydrogenase gene may be provided with other regulatory gene sequences or genes that increase the activity of the isocitrate dehydrogenase gene in particular. Thus, for example, the isocitrate dehydrogenase gene has a so-called "
An "enhancer" may be attached, which enhancer acts on elevated isocitrate dehydrogenase expression via an improved interaction between RNA-polymerase and DNA.

【0025】 上流にプロモータを有しているかまたは有していない、もしくは調節遺伝子を
有しているかまたは有していないイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子に、1つ
または複数のDNA−配列を上流におよび/または下流に有していてもよく、こ
うしてこの遺伝子は遺伝子構造体中に含有されている。イソクエン酸デヒドロゲ
ナーゼ遺伝子のクローニングによりイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子を含有
しかつリボフラビン生産体の形質転換に好適であるプラスミドもしくはベクター
が得られる。形質転換により得られる細胞は遺伝子を複製可能な形で、すなわち
付加的なコピーで染色体上に(この際遺伝子コピーはゲノムの任意の位置に相同
組換えにより挿入され)および/またはプラスミドもしくはベクター上に有する
One or more DNA-sequences upstream and / or in the isocitrate dehydrogenase gene with or without a promoter upstream or with or without a regulatory gene It may be located downstream and thus the gene is contained in the genetic construct. Cloning of the isocitrate dehydrogenase gene yields a plasmid or vector containing the isocitrate dehydrogenase gene and suitable for transforming riboflavin producers. The cells obtained by transformation are in a replicable form of the gene, ie on the chromosome with an additional copy (where the gene copy is inserted by homologous recombination at any position in the genome) and / or on a plasmid or vector. Have.

【0026】 本発明により得られる単細胞または多細胞生物は、生物工学的方法に任意に使
用可能な細胞であってよい。このためには、例えば、真菌、酵母、細菌並びに植
物および動物細胞を挙げることができる。本発明において有利であるのは、真菌
からの、特に有利にアシビヤ属の真菌からの形質転換した細胞である。この際、
アシビヤ・ゴシピイ種が特に有利である。
The unicellular or multicellular organisms obtained according to the invention may be cells which can be optionally used in biotechnological methods. This can include, for example, fungi, yeasts, bacteria and plant and animal cells. Preferred according to the invention are transformed cells from fungi, particularly preferably from fungi of the genus Abyssia. On this occasion,
The Ashbya gossypii species are particularly advantageous.

【0027】 以下に、本願を実施例につき詳細に説明するが、本願はこの実施例により限定
されるものではない: イソクエン酸デヒドロゲナーゼ(IDP3)の遺伝子をPCRによりクローニ
ングし、次いで配列決定する(配列は図11参照)。遺伝子工学的に実施したゲ
ネティシン耐性−遺伝子での交換突然変異誘発による遺伝子の部分欠失(図1)
はサザンブロットにより確認された(図2)。この破壊(disruption)、すなわ
ち真菌のゲノム中の遺伝子の分解は、この遺伝子によりコードされているイソク
エン酸デヒドロゲナーゼを真菌がもはや形成することができないように導く。図
3は野生型ATCC10895に比べて破壊株AgΔDP3b中での酵素活性の
減少を示す。ペルオキシソームの製造において、この酵素がオルガネラ中に局在
している(図10)ことを示すことができた。野生型−ペルオキシソーム中での
酵素活性は明らかに測定可能であり、一方破壊株のペルオキシソームには全く活
性が見られない。
The present application is described in detail below with reference to examples, but the present application is not limited to these examples: The gene for isocitrate dehydrogenase (IDP3) is cloned by PCR and then sequenced (sequence See FIG. 11). Geneticin resistance to geneticin-partial deletion of gene by exchange mutagenesis in gene (Fig. 1)
Was confirmed by Southern blot (Figure 2). This disruption, or the breakdown of a gene in the fungal genome, leads to the fungus being unable to form the isocitrate dehydrogenase encoded by this gene. FIG. 3 shows the reduction of enzyme activity in the disrupted strain AgΔDP3b compared to wild type ATCC10895. In the production of peroxisomes it could be shown that this enzyme is localized in organelles (Fig. 10). The enzyme activity in wild-type-peroxisomes is clearly measurable, whereas no activity is seen in the disrupted strain peroxisomes.

【0028】 遺伝子の破壊は、親株と比較してビタミン形成の明らかな減少に導く(図4)
。これに対して遺伝子を付加的なコピー中でかつプラスミド(図6)上の強力な
TEF−プロモータの制御下にアシビヤ細胞中に挿入する場合、酵素活性および
リボフラビン形成において明らかな上昇が測定可能である(図5)。
Gene disruption leads to a clear reduction in vitamin formation compared to the parent strain (Fig. 4).
. On the other hand, when the gene is inserted in additional copies and under control of the strong TEF-promoter on the plasmid (Fig. 6) into acibia cells, a clear increase in enzyme activity and riboflavin formation can be measured. Yes (Fig. 5).

【0029】 図7は不飽和脂肪酸の物質代謝においてNADPHが、選択可能な3つの反応
経路中の2つにおいて還元剤として必要とされることを示している。その中で含
まれる2,4−ジエノイル−CoA−レダクターゼはアシビヤの細胞中で同様に
ペルオキシソーム中に局在する(図8)。IDP3−遺伝子の破壊はリノール酸
またはリノレン酸に関する細胞の成長を低下させる。このことは測定することも
できる(図9)。細胞の物質代謝に関するIDP3の意味はNADPH−形成に
あることが示されている。
FIG. 7 shows that NADPH is required as a reducing agent in two of the three selectable reaction pathways in the metabolism of unsaturated fatty acids. The 2,4-dienoyl-CoA-reductase contained therein is also localized in peroxisomes in Aciba cells (FIG. 8). Disruption of the IDP3-gene reduces cell growth for linoleic acid or linolenic acid. This can also be measured (Fig. 9). It has been shown that the significance of IDP3 for cellular metabolism is in NADPH-formation.

【0030】 配列に関して: アシビヤ・ゴシピイからのペルオキシソームのNADP−特異的イソシトレー
ト−デヒドロゲナーゼをコードするAgIDP3−遺伝子のヌクレオチド配列お
よびこれから誘導されるアミノ酸配列。
Regarding the sequence: The nucleotide sequence of the AgIDP3-gene encoding the peroxisomal NADP-specific isocitrate-dehydrogenase from Ashbya gossypii and the amino acid sequence derived therefrom.

【配列表】 [Sequence list]

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 G418−遺伝子の欠失および挿入により不活性化した遺伝子コピーに対する
染色体AgIDP3−遺伝子の遺伝子交換のためのベクターpIDPkanの構
造体を示す図。
FIG. 1 shows the structure of vector pIDPkan for gene exchange of chromosomal AgIDP3-gene for gene copies inactivated by deletion and insertion of G418 R -gene.

【図2】 部分欠失、および同時のAgIDP−遺伝子座へのゲネティシン耐性−カセッ
トの挿入のサザンブロット−分析による試験。ゲノムのSphI−切断DNAと
ジゴキシゲニン標識プローブとのハイブリダイゼーション。
FIG. 2: Southern blot-analysis of partial deletions and simultaneous insertion of a geneticin resistance-cassette at the AgIDP-locus. Hybridization of genomic SphI-cleaved DNA with a digoxigenin labeled probe.

【図3】 アシビヤ野生型、突然変異体A.g.ΔIDP3b、およびAgIDP−過剰発
現体であるA.g.pAGIDP3aおよびA.g.pAGIDP3bのNADP−
特異的ICDHのグルコース完全培地上での成長に関する酵素活性の比較。
[Fig. 3] NADP- of wild type Ashibiya, mutant Ag.ΔIDP3b, and AgIDP-overexpressing Ag.pAGIDP3a and AgDPpAGIDP3b.
Comparison of enzyme activity for growth of specific ICDH on complete glucose medium.

【図4】 アシビヤ野生型および突然変異体A.g.ΔIDP3bの大豆油完全培地での成
長およびリボフラビン形成の比較。
FIG. 4 Comparison of growth and riboflavin formation of soybean wild-type and mutant Ag.ΔIDP3b in complete soybean oil medium.

【図5】 大豆油完全培地上での培養における、アシビヤ野生型、およびAgIDP3−
過剰発現体であるA.g.pAGIDP3aおよびA.g.pAGIDP3bの成長
、リボフラビン形成、およびNADP−特異的ICDHの比較。
FIG. 5: Ashibiya wild type and AgIDP3− in culture on a soybean oil complete medium.
Comparison of growth, riboflavin formation, and NADP-specific ICDH of overexpressors Ag pAGIDP3a and Ag pAGIDP3b.

【図6】 TEF−プロモータおよびTEF−ターミネータの制御下でのAgIDP3−
遺伝子の過剰発現のためのプラスミド。 SphI−切断部位の導入のためには第2のアミノ酸をコードするヌクレオチ
ドの変更が必要である。アミノ酸グリシンのロイシンへの保存的置換が実施され
た。
FIG. 6: AgIDP3-under the control of TEF-promoter and TEF-terminator.
A plasmid for overexpression of a gene. The introduction of the SphI-cleavage site requires a change in the nucleotide encoding the second amino acid. A conservative substitution of the amino acid glycine for leucine was made.

【図7】 ペルオキシソーム中の偶数(A)および奇数(B、C)のC原子に二重結合を
有する不飽和脂肪酸のHenke等(1998)による分解経路。
FIG. 7. Degradation pathway of unsaturated fatty acids with double bonds at even (A) and odd (B, C) C atoms in peroxisomes by Henke et al. (1998).

【図8】 Percoll−濃度傾斜におけるアシビヤ−野生型から単離されたオルガネ
ラの分離: マーカー酵素カタラーゼ(ペルオキシソーム)およびフマラーゼ(ミトコンド
リア)、NAD−およびNADP−特異的ICDHおよび不飽和脂肪酸の分解の
ために必要な2,4−ジエノイル−CoA−レダクターゼおよびΔ、Δ−エ
ノイル−CoA−イソメラーゼの活性[U/ml]。
FIG. 8: Separation of organelles isolated from acibia-wild type in a Percoll-gradient: for the degradation of the marker enzymes catalase (peroxisome) and fumarase (mitochondria), NAD- and NADP-specific ICDH and unsaturated fatty acids. 2,4-dienoyl -CoA- reductase and delta 3 required, delta 2 - enoyl -CoA- activity of isomerase [U / ml].

【図9】 種々の脂肪酸上での、アシビヤ野生型、突然変異体A.g.ΔIDP3aおよび
A.g.ΔIDP3bおよび過剰発現体であるA.g.pAGIDP3aおよびA.
g.pAGIDP3bの放射状成長の比較(A:18:1cis9;b:18:
2cis9,12;C:18:3cis9,12,15)。
FIG. 9: Ashbya wild type, mutant Ag.ΔIDP3a and Ag.ΔIDP3b and overexpressors Ag.pAGIDP3a and A. on various fatty acids.
Comparison of radial growth of g.pAGIDP3b (A: 18: 1cis9; b: 18:
2cis9,12; C: 18: 3cis9,12,15).

【図10】 野生型(A)および突然変異体A.g.ΔIDP3b(B)の菌糸体からのオル
ガネラの遠心分離によるPercoll−濃度傾斜における酵素カタラーゼおよ
びICDHの分布。
FIG. 10: Distribution of enzymes catalase and ICDH in Percoll-concentration gradient by centrifugation of organelles from mycelium of wild type (A) and mutant Ag.ΔIDP3b (B).

【手続補正書】特許協力条約第34条補正の翻訳文提出書[Procedure for Amendment] Submission for translation of Article 34 Amendment of Patent Cooperation Treaty

【提出日】平成13年9月13日(2001.9.13)[Submission date] September 13, 2001 (2001.9.13)

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Name of item to be amended] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正の内容】[Contents of correction]

【特許請求の範囲】[Claims]

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) C12N 5/10 C12R 1:645 C12P 25/00 C12N 15/00 ZNAA //(C12P 25/00 5/00 A C12R 1:645) (81)指定国 EP(AT,BE,CH,CY, DE,DK,ES,FI,FR,GB,GR,IE,I T,LU,MC,NL,PT,SE),OA(BF,BJ ,CF,CG,CI,CM,GA,GN,GW,ML, MR,NE,SN,TD,TG),AP(GH,GM,K E,LS,MW,MZ,SD,SL,SZ,TZ,UG ,ZW),EA(AM,AZ,BY,KG,KZ,MD, RU,TJ,TM),AE,AG,AL,AM,AT, AU,AZ,BA,BB,BG,BR,BY,BZ,C A,CH,CN,CR,CU,CZ,DE,DK,DM ,DZ,EE,ES,FI,GB,GD,GE,GH, GM,HR,HU,ID,IL,IN,IS,JP,K E,KG,KP,KR,KZ,LC,LK,LR,LS ,LT,LU,LV,MA,MD,MG,MK,MN, MW,MX,MZ,NO,NZ,PL,PT,RO,R U,SD,SE,SG,SI,SK,SL,TJ,TM ,TR,TT,TZ,UA,UG,US,UZ,VN, YU,ZA,ZW (72)発明者 ヘニング アルトヘーファー ドイツ連邦共和国 リンブルガーホーフ マインシュトラーセ 12 (72)発明者 オスカー ツェルダー ドイツ連邦共和国 シュパイアー ロスマ ルクトシュトラーセ 27 (72)発明者 ホセ エレ レヴエルタ ドヴァル スペイン国 サラマンカ グリリョ 11 4エ (72)発明者 マリア アンヘレス サントス ガルシア スペイン国 サラマンカ セ/エスクエラ ス 1−5 (72)発明者 ヘルマン ザーム ドイツ連邦共和国 ユーリッヒ ヴェンデ リヌスシュトラーセ 71 (72)発明者 クラウス−ペーター シュターマン ドイツ連邦共和国 ユーリッヒ ヴィルヘ ルムシュトラーセ 20 (72)発明者 イーネス メーティング ドイツ連邦共和国 ユーリッヒ ヴィーゼ ンシュトラーセ 3 Fターム(参考) 4B024 AA01 AA03 AA05 BA08 BA80 CA02 DA11 FA01 FA02 FA13 GA25 HA01 4B064 AH02 CA05 CA19 CC24 DA01 DA10 4B065 AA58X AA58Y AB01 AC14 BA02 BA16 BD50 CA28 CA41 CA44 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) C12N 5/10 C12R 1: 645 C12P 25/00 C12N 15/00 ZNAA // (C12P 25/00 5/00 A C12R 1: 645) (81) Designated country EP (AT, BE, CH, CY, DE, DK, ES, FI, FR, GB, GR, IE, IT, LU, MC, NL, PT, SE) , OA (BF, BJ, CF, CG, CI, CM, GA, GN, GW, ML, MR, NE, SN, TD, TG), AP (GH, GM, KE, LS, MW, MZ, SD) , SL, SZ, TZ, UG, ZW), EA (AM, AZ, BY, KG, KZ, MD, RU, TJ, TM), AE, AG, AL, AM, AT, AU, AZ, BA, BB, BG, BR, BY, BZ, CA, CH, CN, CR, CU, CZ, DE, DK, DM, DZ, EE, ES, FI, GB, GD, GE, GH, GM, HR , HU, ID, IL, IN, IS, JP, KE, KG, KP, KR, KZ, LC, LK, LR, LS, LT, LU, LV, MA, MD, MG, MK, MN, MW, MX, MZ, NO, NZ, PL, PT, RO, RU, SD, SE, SG, SI, SK, SL, TJ, TM, TR, TT, TZ, UA, UG, US, UZ, VN, YU , ZA, ZW (72) Inventor Henning Alt Hofer Germany Limburger Hof Mainstrasse 12 (72) Inventor Oscar Zelder Federal Republic of Germany Speyer Rothmarkt Strasse 27 (72) Inventor Jose Ereleverta Val Spain Salamanca Grillo 11 4 d (72) Inventor Maria Angeles Santos Garcia Spain Salamancase / Esqueras 1-5 (72) Inventor Hermann Zaam Germany Federal Republic of Eurich Wendelinstrasse 71 (72) Inventor Klaus-Peter Staman Germany Jürich Wilhelmstraße 20 (72) Inventor Enes Mating Germany Jurich Wiesenstraße 3 F Term (reference) 4B024 AA01 AA03 AA05 BA08 BA80 CA02 DA11 FA01 FA02 FA13 GA25 HA01 4B064 CC24 DA05 CA01 DA05 DA24 4B065 AA58X AA58Y AB01 AC14 BA02 BA16 BD50 CA28 CA41 CA44

Claims (21)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 NAD(P)H−形成に関する酵素活性が、アシビヤ・ゴシ
ピイ種の野生型ATCC10895のNAD(P)H−形成に関する酵素活性よ
り高いことを特徴とする、リボフラビンを生物工学的に製造するための単細胞ま
たは多細胞生物、特に微生物。
1. Bioengineering riboflavin, characterized in that the enzymatic activity for NAD (P) H-formation is higher than the enzymatic activity for NAD (P) H-formation of wild-type ATCC 10895 of Ashbya gossypii species. Unicellular or multicellular organisms for producing, in particular microorganisms.
【請求項2】 高められたイソクエン酸デヒドロゲナーゼ活性を有する、請
求項1記載の単細胞または多細胞生物。
2. A unicellular or multicellular organism according to claim 1, which has an increased isocitrate dehydrogenase activity.
【請求項3】 真菌である、請求項1または2記載の単細胞または多細胞生
物。
3. The unicellular or multicellular organism according to claim 1 or 2, which is a fungus.
【請求項4】 アシビヤ属の真菌である請求項1から3までのいずれか1項
記載の単細胞または多細胞生物。
4. The unicellular or multicellular organism according to any one of claims 1 to 3, which is a fungus of the genus Ashbya.
【請求項5】 アシビヤ・ゴシピイ種の真菌である請求項1から4までのい
ずれか1項記載の単細胞または多細胞生物。
5. The unicellular or multicellular organism according to any one of claims 1 to 4, which is a fungus of Ashbya gossypii species.
【請求項6】 図11に記載されたアミノ酸配列およびそのアレル変異体を
コードするヌクレオチド配列を有するイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子。
6. An isocitrate dehydrogenase gene having a nucleotide sequence encoding the amino acid sequence shown in FIG. 11 and an allelic variant thereof.
【請求項7】 図11によるヌクレオチド1〜1262のヌクレオチド配列
または本質的に同様に作用するDNA配列を有する請求項6記載のイソクエン酸
デヒドロゲナーゼ遺伝子。
7. The isocitrate dehydrogenase gene according to claim 6, which has the nucleotide sequence of nucleotides 1-1262 according to FIG. 11 or a DNA sequence which acts essentially the same.
【請求項8】 図11によるヌクレオチド−661〜−1を有するヌクレオ
チド配列の上流プロモータまたは実質的に同様な作用を有するDNA−配列を有
する請求項6または7記載のイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子。
8. The isocitrate dehydrogenase gene according to claim 6, which has an upstream promoter of the nucleotide sequence having nucleotides -661 to -1 according to FIG. 11 or a DNA sequence having substantially the same action.
【請求項9】 これに付いている調節遺伝子配列を有する請求項6から8ま
でのいずれか1項記載のイソクエン酸デヒドロゲナーゼ遺伝子。
9. The isocitrate dehydrogenase gene according to any one of claims 6 to 8, which has a regulatory gene sequence attached thereto.
【請求項10】 請求項6から9までのいずれか1項記載のイソクエン酸デ
ヒドロゲナーゼ遺伝子を含有する遺伝子構造体。
10. A gene structure containing the isocitrate dehydrogenase gene according to any one of claims 6 to 9.
【請求項11】 請求項6から9までのいずれか1項記載のイソクエン酸デ
ヒドロゲナーゼ遺伝子または請求項10記載の遺伝子構造体を含有するベクター
11. A vector containing the isocitrate dehydrogenase gene according to any one of claims 6 to 9 or the gene construct according to claim 10.
【請求項12】 請求項6から9までのいずれか1項記載のイソクエン酸デ
ヒドロゲナーゼ遺伝子または請求項10記載の遺伝子構造体を複製可能な形で含
有する、リボフラビンを製造するための形質転換生物。
12. A transformant for producing riboflavin, which contains the isocitrate dehydrogenase gene according to any one of claims 6 to 9 or the gene structure according to claim 10 in a replicable form.
【請求項13】 請求項11記載のベクターを含有する請求項12記載の形
質転換生物。
13. The transformed organism according to claim 12, which contains the vector according to claim 11.
【請求項14】 請求項1から5までのいずれか1項記載の生物を使用する
ことを特徴とする、リボフラビンの製法。
14. A method for producing riboflavin, which comprises using the organism according to any one of claims 1 to 5.
【請求項15】 そのNAD(P)H−形成に関する酵素活性が、アシビヤ
・ゴシピイ種の野生型ATCC10895のNAD(P)H−形成に関する酵素
活性より高くなるように、変化させることを特徴とする、リボフラビンを生産す
る単細胞または多細胞生物の製法。
15. The enzyme activity for NAD (P) H-formation is changed so as to be higher than the enzyme activity for NAD (P) H-formation of wild-type ATCC 10895 of Ashbya gossypii species. , A process for producing riboflavin-producing single-cell or multicellular organisms.
【請求項16】 遺伝子工学的な方法で生物を変化させる請求項15記載の
製法。
16. The method according to claim 15, wherein the organism is changed by a genetic engineering method.
【請求項17】 プロモータの置換および/または遺伝子コピー数の上昇に
より生物を変化させる請求項15または16記載の製法。
17. The method according to claim 15 or 16, wherein the organism is changed by replacing the promoter and / or increasing the gene copy number.
【請求項18】 内生イソクエン酸デヒドロゲナーゼ−遺伝子の変化により
上昇した活性を有する酵素を生成する請求項15から17までのいずれか1項記
載の製法。
18. The method according to any one of claims 15 to 17, wherein an enzyme having an increased activity due to a change in an endogenous isocitrate dehydrogenase-gene is produced.
【請求項19】 リボフラビンを製造するための請求項1から5および12
および13のいずれか1項記載の生物の使用。
19. A method according to claims 1 to 5 and 12 for producing riboflavin.
Use of the organism according to any one of (1) and (13).
【請求項20】 請求項1から5および12および13のいずれか1項記載
の生物を製造するための、請求項6から9までのいずれか1項記載のイソクエン
酸デヒドロゲナーゼ遺伝子および請求項10記載の遺伝子構造体の使用。
20. The isocitrate dehydrogenase gene according to any one of claims 6 to 9 and claim 10 for producing the organism according to any one of claims 1 to 5 and 12 and 13. Use of the gene structure of.
【請求項21】 請求項1から5および12および13のいずれか1項記載
の生物を製造するための請求項11記載のベクターの使用。
21. Use of the vector according to claim 11 for producing the organism according to any one of claims 1 to 5 and 12 and 13.
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